|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Роль іоносфери у далекому радіозв'язку. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоприйом Радіопередача на великі відстані можлива тільки завдяки існуванню шарів, що відбивають, у верхній частині земної атмосфери. Ці шари утворюються тому, що ультрафіолетові промені сонячного світла розщеплюють деякі газові молекули на позитивно заряджені частинки - іони - і на електрони. Такий (процес називається іонізацією, а іонізовану область атмосфери зазвичай називають іоносферою. Радіохвилі, проникаючи в іоносферу, заломлюються і при достатній іонізації можуть повернутися назад на землю. На рис. 1 зображено три можливі випадки доведення радіохвиль в іоносфері залежно від ступеня іон. У разі "а" іонізація слабка, і хвилі проходять через шар, лише злегка викривляючи свій шлях.
У випадку "б" іонізація достатня, щоб хвилі відбилися і повернулися назад на землю, і, нарешті, у випадку з іонізацією настільки сильна, що хвилі повністю поглинаються.
На рис. 2 показаний шлях двох радіохвиль завдовжки 20 і 10 метрів при певній мірі іонізації. Хвилі довжиною в 20 метрів (суцільні лінії) відбиваються від іоносфери і повертаються на землю, (хвилі довжиною 10 метрів (пунктирні лінії) лише злегка викривляються шаром і йдуть у міжпланетний простір. Всі хвилі довші 20 метрів будуть також відбиватися, а хвилі коротші 10 Чим нижче частота, що передається, тим більша ймовірність відображення і чим сильніше іонізація в шарі, тим вища частота ще відображатиметься від неї. ЗОНА МОВЧАННЯ Істотне значення має кут, під яким радіохвилі падають на іонізований шар. Зона мовчання виникає, коли іонізація недостатня для відображення хвиль, що падають під "крутим кутам, проте хвилі, що падають під малими кутами, при цьому будуть відображатися. Як показано на рис. 3, всі хвилі, що випромінюються від антени під кутом, великим деякого критичного, проходять через шар, а хвилі, що випромінюються під меншим кутом, повертаються на землю.
До зони мовчання сигнали чути лише в безпосередній близькості від передавача за рахунок поверхневої хвилі. Часто спостерігається, що промінь, що падає на Землю в точці А, відбивається від її поверхні, знову потрапляє в шар, ще раз відбивається і повертається на Землю вже в точці В. Двох-, три- та багаторазові відображення такого роду дуже часто мають місце при передачі на високих частотах, особливо на велику відстань. На рис. 3 видно, що сигнал може також потрапити в точку після одноразового відображення. Якщо обидва сигнали, що надходять у точку, приблизно однакові за силою, можуть виникнути дуже сильні завмирання завдяки інтерференції. По ширині зони мовчання можна судити про умови проходження хвиль різних діапазонів, слухаючи лише одному з них. Припустимо, що в діапазоні 20 метрів чути станції, що знаходяться на відстані всього 200 км. Це вказує на те, що за такої іонізації сигнали на хвилях 10 метрів, ймовірно, також повертатимуться на землю. Щоправда, цих частотах зона мовчання, ймовірно, простягатися до 2000 км. Якщо спостерігається дуже вузька мертва зона на хвилях 20 метрів, то для хвиль 40 метрів зона мовчання відсутня. Коли зона мовчання простягається на велику відстань, ми чуємо лише далекі станції. З підвищенням іонізації вона звужуватиметься, і почнуть з'являтися ближні станції. При цьому ми почнемо втрачати далекі станції з двох причин. По-перше, вони забиватимуться гучними ближніми станціями і, по-друге, висока іонізація викликає поглинання сигналів далеких станцій, які проходять довгий шлях в іонізованих областях. Чим ширша мертва зона і вища робоча частота, тим більше можлива можливість телекомунікації. Так як іонізація у верхніх шарах атмосфери викликається сонячним випромінюванням, умови проходження коротких хвиль протягом ночі і дня будуть різко різними. Розглянемо для прикладу зміну умови зв'язку протягом звичайної зимової доби. У ранні ранкові години перед сходом сонця іонізація дуже слабка. При цьому 10-метровий діапазон буде зовсім мертвий, а на 20 метрах можна почути лише поодинокі віддалені станції. Однак для нижчих частот іонізація буде достатньою для нормальної роботи. Так, на хвилях 40 метрів будуть хороші умови для дальнього зв'язку, добре проходять також і хвилі 160 метрів. Зі сходом сонця іонізація починає швидко підвищуватися і досягне максимуму після полудня. З наближенням полудня (мертва зона звужуватиметься на всіх діапазонах і години через дві після сходу сонця іонізація достатня для відображення хвиль 10-метрового діапазону. Близько полудня 20-метровий діапазон буде заповнений порівняно ближніми станціями, а на 10 метрах у цей час можливий далекий зв'язок Після заходу сонця іонізація зменшуватиметься, оскільки почнеться зворотне відновлення нейтральних атомів і молекул. Зона мовчання поступово розширюватиметься для кожного діапазону. Спочатку припиниться прийом хвиль 10 метрів, а згодом і 20 метрів. МАГНІТНІ БУРІ У деякі дні можна спостерігати при радіоприймі, що число аматорських станцій в діапазоні різко скорочується в порівнянні зі звичайними днями, всі сигнали дуже сильно завмирають, багато постійно чутних станцій зникають, а з'являються нові, переважно дальні станції, які ніколи раніше не приймалися. Ці явища викликані магнітними бурями, у яких магнітне полі Землі, зазвичай досить стійке, зазнає сильних змін. Магнітні бурі завжди супроводжуються зниженням іонізації. Внаслідок цього зона мовчання розширюється і нічні умови поширення можуть тривати протягом усього дня. Під час магнітної бурі станції на високочастотних діапазонах зазвичай зникають набагато раніше, ніж у нормальні дні. На 20 метрах при цьому бувають хороші умови для далекого зв'язку близько полудня, тоді як у звичайні дні в цей годинник можна працювати тільки на відстанях до 2000 км. Триває магнітна буря від одного до кількох днів. Порушення в іоносфері, що відбуваються в цей час, викликають значні завмирання, що супроводжуються багатьма спотвореннями. Зв'язок на ближні відстані зазвичай порушується і доводився переходити на більш довгі хвилі. ВІДЗНАЧУЮЧІ ШАРИ ТА АНОМАЛЬНА ІОНІЗАЦІЯ Іоносфера складається зазвичай з кількох іонізованих верств. З них найбільшу роль при поширенні радіохвиль відіграють шари E і F. Висота шару E над поверхнею Землі становить близько 100 км, а шар F - 220-240 км. На ці шари зовсім не впливає погода поблизу Землі. Шар F у денний час розпадається на два шари F1 та F2; перший їх лежить трохи нижче другого. Шар F2 іонізується сильніше, ніж шари F1 і Е, і відіграє велику роль при передачі на коротких хвилях. Для більш низьких частот важливий шар E, і більшість зв'язків на 1 метрах здійснюється завдяки відображенню від цього шару.
У шарі E іноді зустрічаються області дуже інтенсивної іонізації, які називаються аномальним шаром Е. Аномальна іонізація шару E може статися у будь-який час, і причина її невідома. У разі аномальної іонізації шар E може спричинити відображення хвиль у 5 та 10 метрах. Інше аномальне явище, що отримало назву ефекту Делінджера, полягає в повному порушенні короткохвильового зв'язку на освітленій частині земної кулі. Причиною ефекту Делінджера, мабуть, є виверження на сонці, які викликають велике підвищення іонізації в нижній частині іоносфери. Внаслідок цього короткі радіохвилі поглинаються. У цей час іноді можливий далекий зв'язок на ультракоротких хвилях. Ефект Делінджера може тривати кілька хвилин або навіть годинника. СЕЗОННІ ЗМІНИ Іонізація шару F2 досягає найбільшої величини в зимовий час, причому щоденний максимум припадає на якийсь час після полудня. Це означає, що найвужча мертва зона буде після полудня зимового дня, у цей час можливий надійний зв'язок на дуже високих частотах, наприклад, на хвилях 10 метрів. Влітку іонізація менш значна, ніж узимку, і щоденний максимум для шару переміщається до заходу сонця. Таким чином, для хвиль в 10 метрів влітку зона мовчання буде ширшою, і зв'язок на цих хвилях часто може виявитися неможливим. Завдяки збільшенню зони мовчання влітку на хвилях в 20 і 40 метрів очікується поліпшення умов для далеких зв'язків, проте при відстанях багато тисяч кілометрів картина ускладнюється співвідношенням освітлених і затемнених місць на земній кулі. При передачі через екватор літні умови можуть переважати одному кінці лінії зв'язку і зимові умови - іншому. Найкращі умови для телекомунікації бувають навесні і ранньої осені. Протягом весняних і літніх місяців спостерігається значно більше випадків аномальних відбиття від шару E. Ці відбиття можуть протягом кількох годин дати хороші умови для телекомунікації на 5 і 10 метрів. Перехід від зимових умов до літніх, і навпаки, не відбувається плавно. Весняні та осінні місяці характеризуються нестійким станом іоносфери. Це особливо помітно любителям, які регулярно працюють у 10-метровому діапазоні. КРИТИЧНІ ЧАСТОТИ Критичною частотою називають найвищу частоту, яка ще відбивається від цього шару, коли сигнал падає на шар під прямим кутом. Якщо сигнал відображається при падінні під прямим кутом, він буде відображатися також під усіма іншими кутами, і, таким чином, зона мовчання на всіх частотах нижче критичної буде відсутня. Критичні частоти вказують ступінь іонізації шарів і можуть бути використані для передбачення "радіопогоди", вибору найвигідніших хвиль для зв'язку, підрахунку протяжності зони мовчання і т.д. У Радянському Союзі є кілька таких станцій, одна з них у бухті Тихій, на Землі Франца Йосипа, є північною іоносферною станцією у світі. За останні 3-4 роки було набагато більше випадків далеких зв'язків у 10 та 5-метрових діапазонах, ніж раніше. Це, з одного боку, різким зростанням числа радіоаматорів, які у цих діапазонах, з другого - ефектом 11-річного циклу активності сонячних плям. Іонізація атмосфери тісно пов'язана з кількістю сонячних плям; що більше плям спостерігається протягом року, то більше вписувалося ступінь іонізації. Сонячні плями вже давно стали об'єктом (спостереження астрономів, і записи їх кількості ведуться регулярно з 1750 р. Ці записи показують, що кількість плям зазвичай досягає максимуму кожні 11 років. Останній максимум був у 1939 та 1940 рр. Середній рівень іонізації за останні п'ять років підвищувався рік у рік, в результаті все більш високі частоти отримували можливість відбиватися.Умови для зв'язку на хвилях 10 і 5 метрів взимку 1940/41 р. вже трохи гірше, ніж вони були в 1939/40 р. Надалі з кожним роком кількість годин, придатних для зв'язку, на цих хвилях знижуватиметься, і в 1944 р. або 1945 р. активність на цих діапазонах сягне мінімуму. 20 метрів, а 10-метровий діапазон виявиться знову придатним для далеких зв'язків. ДАЛЕКИЙ ЗВ'ЯЗОК НА УКХ Частота ультракоротких хвиль надто висока для відбиття від шару F2. Якщо такі відображення і спостерігаються, то вони бувають протягом періодів дуже високої іонізації, наприклад, протягом максимуму сонячних плям, і відбуваються при передачі на великі відстані, коли сигнали потрапляють у шар під тупим кутом. Численні зв'язки в 5-му діапазоні, які спостерігалися протягом літніх місяців у США в минулі роки, пояснюються аномальною іонізацією шару E. Більшість цих зв'язків мала місце у вечірній час. Іоносферні вимірювання показують, що влітку аномальний шар Е часто утворюється вранці перед сходом сонця та ввечері, причому його площа іноді становить лише кілька квадратних кілометрів. Завдяки цьому зв'язок на укв виявляється можливим лише між дуже обмеженим числом пунктів. Однак, якщо існує одночасно багато таких ділянок у різних місцевостях, умови зв'язку на УКХ можуть бути досить добрими. Автор: Б.Хітров
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Бездротове керування будь-якими пристроями на батарейках ▪ Рідина з п'єзоелектричним ефектом ▪ Вплив фастфуду на сон та пам'ять підлітків ▪ Материнське молоко та кар'єра
▪ розділ сайту Вузли радіоаматорської техніки. Добірка статей ▪ стаття Синій птах. Крилатий вислів ▪ стаття Хто очолював заколот богів-олімпійців проти Зевса? Детальна відповідь ▪ стаття Начальник відділу зв'язків із громадськістю. Посадова інструкція ▪ Автомобільний УМЗЧ на мікросхемі TDA7294. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Монета вистрибує з чарки. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page